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生物燃料电池技术发展

       随着地球上人口数量不时增长,经济日益开展,能源愈来愈显得重要。新型能源———生物燃料,吸收了不少科学家对其停止研讨与开发。众所周知,生物燃料普通是指经过生物资源消费的燃料,主要有乙醇和生物柴油两种,能够替代普遍运用的汽油和柴油,是一种可再生能源。20世纪70年代以来,由于众多国度日益注重生物燃料的开展,获得了显著的研讨成果。而所谓的生物燃料电池,就是依照燃料电池的原理,应用生物质能将有机物(如糖类等)中的化学能直接转化成电能的一种电化学安装。
  按燃料电池的原理,应用生物质能的安装。可分为间接型燃料电池和直接型燃料电池。直接生物燃料电池是指燃料在电极上氧化,电子从燃料分子直接转移到电极上,生物催化剂的作用是催化燃料在电极外表上的反响;间接生物燃料电池是指燃料不在电极上反响,而在电解液中或其他中央反响,电子则由具有氧化复原活性的介体运载到电极上去。
  而依据电池中运用的催化剂品种,可将生物燃料电池分为微生物燃料电池和酶燃料电池两品种型。酶生物燃料电池是指先将酶从生物体系中提取出来,然后应用其活性在阳极催化燃料分子氧化,同时加速阴极氧的复原;微生物燃料电池是指应用整个微生物细胞作催化剂,依托适宜的电子传送介体在生物组分和电极之间停止有效的电子传送;
  目前应用最普遍的当属微生物燃料电池。
  微生物燃料电池(MFCs)并不是新兴的工具,应用微生物作为电池中的催化剂这一概念从上个世纪70年月就已存在,并且应用微生物燃料电池处置家庭污水的想象也于1991年完成。可是,颠末提升能量输出的微生物燃料电池则是更生的,为这一事物的理论应用供应了可能的时机。
  与传统的化学电池技术相比,微生物燃料电池具有操作上和功用上的优势。首先它将底物直接转化为电能,保证了具有高的能量转化效率。其次,微生物燃料电池能在常温、常压以至是低温的环境条件下有效运作,电池维护本钱低、平安性强。第三,微生物燃料电池所产生的废气的主要组分是二氧化碳,不会产生污染环境的副产物。第四,微生物燃料电池具有生物相容性,应用人体内的葡萄糖和氧为原料的微生物燃料电池能够直接植入人体。第五,在缺乏电力根底设备的部分地域,微生物燃料电池具有普遍应用在化石燃料日趋慌张、环境污染越来越严重的今天,微生物燃料电池以其良好的性能向我们展现了一个美妙的开展前景。
  MFCs将能够被生物降解的物资中可应用的能量直接转化成为电能。要到达这一目的,只需求使细菌从应用它的自然电子传送受体,例如氧或者氮,转化为应用不溶性的受体,比喻MFC的阳极。这一转换能够或许颠末应用膜联组分或者可溶性电子穿越体来完成。然后电子颠末一个电阻器流向阴极,在那边电子受体被回复复兴。与厌氧性消化感化相比,MFC能发作电流,并且天生了以二氧化碳(CO2)为主的废气。
  美国宾夕法尼亚大学和中国清华大学的最新研讨显现,细菌可将纯净的盐水变为饮用水并发电。该研讨昭示着微生物燃料电池的开展新方向。过去,微生物燃料电池通常被用于发电或以氢气或甲烷的方式贮存电力。
  据探究频道报道,宾夕法尼亚大学科学家布鲁斯·洛根(BruceLogan)表示,微生物燃料电池可将有机废物转变为能量来源。洛根和其他作者在《环境科学与技术》杂志(EnvironmentalScienceandTechnology)上发表了一篇相关论文。洛根说:“在这个最新发现中,我们以为,经过改动微生物的发电状况,我们能够将盐水停止淡化处置。”
  同样也在研讨微生物燃料电池的俄勒冈州立大学刘洪(音译)表示:“无论处置后水的盐度如何,这将是人类第一次把微生物燃料电池用于盐水淡化。”
  由于整个行业还处于刚刚起步阶段,先期进入的企业一旦确立了技术优势,就能在市场竞争中处于有利位置。随着政策扶持力度加大和新进入企业增加,估计将来技术进步的步伐会越来越快。但是,生物燃料电池属于高新技术产业,对进入者资金的请求比拟高,整个行业的技术如今还未成熟,需求持续的大投入之后才可能有所报答。总之,虽然还有许多工作有待展开,但生物燃料电池技术的出路光明,将成为新一代的产电系统。
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